Наноструктурный анализ формирования плодородия почв по золотому отношению

Илларионова Э.С. Наноструктурный анализ формирования плодородия почв по Золотому отношению // Общество. Среда. Развитие. – 2019, № 4. – С. 104–111.

Общество. Среда. Развитие ¹ 4’2019

Результаты исследований, посвященных изучению проявлений Золотого сечения на сформированных почвах экосистем, автор опубликовал в двухтомной монографии [26; 27]. Формирование плодородия почв по Золотому отношению на поверхности почв около 1 м (в большинстве исследованная зона приёма активной Солнечной энергии) [33] идёт за счёт «работы» живой системы – водорослей, других животных, всей микрофлоры [26, с. 426–484]. «Тон» задаёт грибная микрофлора. В нетронутой экосистеме в природной почве в слое 0–140 см определяется 7–18 т/га сухой биомассы микроорганизмов (грибы, актиномицеты, бактерии). В этой биомассе в зависимости от типов почв 50–98% – масса грибов. На холодных почвах Сибири высока активность актиноми-цетов. Преобладают в почве микоризные грибы. Но их мицелий трудно разделить от других видов грибов без растения-хозяина. В природе 95% сосудистых растений имеют природную микоризу [26, с. 426–484]. Активностью живой системы почв, включая водоросли (их относят к низшим растениям), регулирует энергия, заложенная в фосфатных связях, особенно в полифосфатах. Как в АТФ, так и в связи Р–О–Р, рассчитано около 10 ккал на моль энергии на каждую связь О–Р. Фрагменты полифосфатов в микроорганизмах накапливаются не беспрерывным рядом чисел в количестве остатков фосфорной кислоты О–Р, а подчиняясь ряду чисел Фибоначчи, через коэффициент золотого сечения 1,6 [26, с. 107–229; 51, с. 153–159]. Особенно много полифосфатов у водорослей – около 80% от общего фосфора. В хорошо сформировавшейся почве водорослей бывает 5–6% от надземной растительной биомассы. На заре рождения жизни на Земле, формирования плодородного слоя почвы, с началом фотосинтеза и появления кислорода, водоросли можно считать даром Творца, как и дождевых червей [31]. Другими такими дарами были пчёлы и пшеничное зерно [48].

Элементом, несущим энергию пространства на Землю, является кремний. Накопленная энергия в кремнекислородных тетраэдрах по Золотому сечению присутствует в почвенных породах [26, с. 318– 352; 51, с. 141–146]. Каждый кристалл SiO2 состоит из 4х равносторонних треугольников или 8 треугольников с катетами 1:2, дающих основу Золотого сечения. Связь Si-O в кристаллах запасает 217,6 ккал/моль энергии от Солнца и других планет [2]. Есть слова Р. Штайнера (1924 г.), в отношении кремния атмосферы: «Духовное наблюдение показывает, что атмосферное тепло тончайшим образом связано с кремниевыми субстанциями. В чрезвычайно тонком распылении он содержится в атмосфере. В почве, богатой кремнием, космические силы задерживаются, прямо-таки улавливаются. И удивительнее всего, что такое присутствие не замечается» [49].

Кремний является энергетическим посредником между пространством и усвоением энергии растениями, формированием плодородия почв [26]. Но как это происходит? Какие тонкие структуры участвуют в физиологических процессах усвоения энергии? Как кремний связан с углеродом? Как в почве формируются органические и минеральные комплексы? Где источник проявления Золотого сечения, почему это больше похоже на самоорганизацию, с участием энергий кремния и фосфора? Предлагаю далее обсудить эти вопросы на основе знаний о наноструктуре элементов, обширным потоком появляющихся в печати за последние два десятилетия. В основном разработки лежат в основе химических, инженерных, промышленных, медицинских технологий и в электронике [10; 13; 22; 32; 36; 44; 50]. Есть исследования в биологических процессах [4; 12; 17; 19; 20; 43; 52; 53; 55], в биохимии гумуса [7; 47] и в сельском хозяйстве [8; 9; 15; 37; 38; 42].

Почва является сложной коллоидной системой. В процессе выветривания первичных минералов мощный слой коллоидных частиц вторичных минералов формируется за длительное время [47]. Процессы их укрупнения замедлены. Особое влияние оказывают крупные органические молекулы. Идёт стабилизация коллоидных частиц вторичных минералов. Содержание коллоидных частиц размером около 10 нм бывает от одного до десятков процентов [47]. Поверхность многих неорганических веществ покрыта слоем коллоидных частиц в 2–4 нм [47]. Средний химический состав пород биологической твёрдой оболочки Земли содержит, в %: SiO2 – 59,1; Al2O3 – 15,4; Fe2O3 – 3,1; FeO – 3,8; MgO – 3,5; CaO – 5,1; Na2O – 3,8; P2O5 – 0,3; MnO – 0,12. Остальные – 0,5% [5]. В химических превращениях связываются, слипаются в комплексы, минерализуются, распадаются до газов, восстанавливаются до элемента, окисляются не только минеральные элементы, но и элементы живого органического вещества – C, N, O, H, P, S. Вот слова В.И. Вернадского: «в почве нет химических процессов вне участия в них живой материи и продуктов её изменения. К основным элементам сочетания в организмах относится C, N, O, H, S, P, Cl, K, Mg, Ca, Na, Fe и ещё Si, Mn, I, Co. Всего 20–25 химических элементов».

По данным нашего обобщения, не только живые клетки, но и неживая биомасса растений и микрофлоры меняют химический состав почв в зонах их формирования [26, с. 426–484]. Органического вещества, например, в сформировавшихся почвах в отдельных типах почв в зависимости от географических зон России содержится от 1 до 10–12% от массы. Однако соотношение между Si/O находится в Золотом интервале – 49% кислорода, 33% кремния со значением 1,49 [26]. Как и у гумуса, меняется и количество минеральных элементов.

Почти все элементы, приводимые В.И. Вернадским в твердой биологической оболочке Земли, могут иметь нано-формы [4; 5; 7–10; 12; 13; 15; 17; 19; 20; 22; 32; 36–38; 42–44; 47; 50; 52; 53; 55]. Они показаны не только в земной коре, но и в тропосфере, стратосфере, ионосфере, магнитосфере [1].

Свойства наноструктур

К ним относят объекты (элементы, окислы, комплексы, соединения отдельных молекул, мелкие физические частицы) геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм [10]. Стабильные металлические и металлосодержащие частицы относят к нанопорошкам. Их размеры 1–100 нм во всех трёх измерениях. Получают их разными методами из Cu, Fe, Al, Zn, W; из окислов металлов (Al2O3; ZnO, TiO2; ZrO2 и др); солей металлов (Fe3C; WC; AlN и тд.); из сплавов. В зависимости от условий получения форма бывает сферическая, игольчатая, хлопьевидная и др. При диаметре менее 10 нм они являются системами, обладающими повышенной избыточной энергией и высокой химической активностью. Чем мельче наночастица, тем больше удельная поверхность наноматериалов, обеспечивающая чрезвычайно высокую химическую активность. Например, поверхность нанопорошка Al, полученная электрическим взрывом металла, равна 25–30 м2/г, при получении гидротермическим окислением – 250–300 м2/г [10]. У нанопорошка фуллерена (углеродная наночастица) – 1800–2000 м2/г. В микрочастицах поверхностных молекул и атомов площадь связывания значительно выше, чем в объёме вещества. Изменяющиеся свойства наноматериалов проявляются при размерах 10–100 нм. Частицы размером около 1 нм включаются в процессы агрегации, в кластеры, в реакции с другими химическими соединениями. Получаются вещества с новыми свойствами, электропроводимостью, оптическими и магнитными показателями. Число атомов в кластере или энергия в кристаллах начинает подчиняться ряду

Среда обитания

чисел Фибоначчи. Показано присутствие чисел 13,.. 55,.. 147,.. 309 [17]. Кластеры размером 10–100 нм и 10–50 нм формируют треугольную, кубическую форму. Наночастицы серебра схожи с икосаэдром, в конструкцию которого природой заложена Золотая пропорция [17]. Выходит, что энергия формирования Золотого сечения в природе [26] заложена также первоначально, как и самоорганизация в земных нано-кристаллах и наноструктурах. Включая как органические, так и минеральные комплексы. Такое наблюдение можно вы- сказать как предварительную гипотезу при обсуждении формы наноструктур.

Общество. Среда. Развитие ¹ 4’2019

Размеры наноструктур

Их представляем по опубликованным данным [1; 9; 22; 24; 32; 37; 42; 44]. Для биологических объектов в наноструктурном диапазоне: толщина человеческого волоса ~104 нм, диаметр спирали ДНК – 2 нм, длина одного витка ДНК – 3,4 нм, молекула гемоглобина – 6,4 нм, эритроциты человека – 8000 нм, вирус гриппа – 80–100 нм, белок инсулина – 2,2 нм, альбумин (белок яиц) – 9 нм, липопротеин (переносчик холестерина) – 20 нм, АТФ (источник энергии фосфора) – 0,95 нм, ДНК (гуанин фосфат) – 0,86 нм, хлорофилл растений – 1,1 нм; клетки бактерии E. coli – 8000 нм, клетки печени – 20 000 нм, лейкоциты (клетки) – 8–15 * 1000 нм, тромбоцит крови человека (клетки) – 3000 нм.

Размеры металлов, химических элементов и соединений: диаметр атома водорода – 0,1 нм (1Е); атом кремния – 0,24 нм; молекула фуллерена С60 – 0,75 нм с внутренним диаметром сферической формы в 0,44 нм; окислы Cu, Zn, Al, Fe – 3–100 нм; молекула Ag – 9 нм, но может меняться в пределах 1–20 нм [10], катион калия – 0,15 нм, катион натрия – 0,12 нм; нанопорошки в порошковой металлургии – 1–100 нм; тонкодисперсные порошки – 103–204 нм; грубодисперсные порошки – 204–105 нм. В зависимости от метода получения нанопорошка меди кривая распределения частиц может иметь размеры от 17 до 244 нм [10]. Размер элементов в истинных растворах менее 1 нм, в коллоидных системах – 1–100 нм [9]. В природе туман проявляется в присутствии частиц в атмосфере в 500 нм. Планетная пыль имеет размеры от 10 до 150 нм [1].

В сельском хозяйстве как удобрение растений рекомендуется использовать агроруды в наноформе [37]: воднофосфоритную суспензию с размером частиц 320–400 нм и 800–1200 нм; глауконит с частицами 80–120 нм и 200–320 нм; бентонит с размером частиц 120–800 нм и 900–1300 нм. Агроминералы схожи между собой по составу, содержат соединения алюминия, кремния, кальция, магния, железа, фосфора. Площадь поверхности наночастиц подготовленных агроруд превышает таковую у макроаналогов в 15–18 раз. В растениеводстве, в птицеводстве и животноводстве на корм рекомендуется использовать нанокремнезём из природных гидротермальных растворов с размером частиц 10–100 нм [24; 42]. Размер пор в порошке – 10 нм.

Методов получения наноматериалов множество: физические, химические, газофазный синтез, плазменное разложение и т.д. Углеродные наноматериалы для технического применения получают термическим распылением графитов с последующим разделением из углеродной сажи [10]. Для изучения наноструктур в биологических объектах, в основном в растительном материале и живых системах, приемлем биологический подход синтеза [17; 20; 22]. Для этого используется золь-гель метод при комнатной температуре в мягких химических условиях [12]. Метод биологического синтеза с использованием растений, грибов, микроорганизмов в водной среде предложен авторами [17; 19; 20; 22] под руководством Е.М. Егоровой для систематических исследований активности наноструктур в получении лекарственных препаратов в медицине. Такими методами исследована роль наночастиц серебра, золота, меди, цинка, кобальта, никеля, железа в человеческом организме. Показано присутствие других жизненно нужных элементов – кальция, фосфора, калия, натрия, молибдена, йода, селена, магния. В организме они находятся в виде ионов или в комплексе с органическим углеродом. Наночастицы железа, например, содержатся в гемоглобине крови и в ферритине – запасном белке селезёнки. Размер ферритина 7–8 нм. Делается вывод [17–22]:

– частицы металлов в живых организмах, включая человека, являются каналами проявления магнетизма, источниками электромагнитных излучений;

– в кристаллах железа есть крошечные области постоянной намагниченности, источники электромагнитных излучений;

– каналы связывают низший, наиболее плотный мир материи с мирами Высшими, состоящими из материи в тонком состоянии.

Воззрения Е.М. Егоровой подкрепляются словами из [11]: «Металлы являются каналами для лучей. Так же и драгоценные камни. Они находятся или живут в созвучии с лучами планет и их магнитным воздействием. Сплав некоторых металлов особенно мощен, как конденсатор энергии. Соединения несочетаемых металлов разрушительны».

Сведения о тонких свойствах металлов и растений были известны врачу Парацельсу [6]. Он лечил болезни людей «душами» металлов – магнитами. Растения использовал для нейтрализации вредного астрального влияния (по [20]). Его слова: «Природа сможет восстановить то, что не было потеряно безвозвратно. В мире нет мёртвых тел – всё живое».

Исследования Е.М. Егоровой позволили современными электронными методами подойти к изучению тонких свойств металлов, формирования наночастиц в биологических системах [17–20; 22].

Какие же механизмы могут быть в плотном слое биосферы Земли для самоорганизации и формирования плодородия почв (в основном гумуса) по Золотому сечению? Попробуем подойти к этому вопросу на основе биологических исследований наноструктур, большей частью органических частиц, чем минеральных комплексов и металлов.

Живая система на Земле и ее ископаемые (нефть, уголь, торф, сапропель, мёртвая биомасса растений и микрофлоры, перегной и т.д.) почти полностью состоят из соединений углерода с N, O, H, S, P и металлами. Для технологических целей наночастицы углерода в настоящее время получают из графитов [10; 50]. Они используются в инженерных и химических процессах, в получении полупроводников, в микроскопии, в медицине, для производства спортивного инвентаря, одежды и т.д. [10; 13; 36; 50]. Рынок углеродных наноматериалов только для фуллерена составляет 1500 т/год, для углеродных нанотрубок – 500 т/год [10].

Гумус почвы, который оценивается содержанием углерода относительно массы [26], по характеру формирования наноструктур углерода почти не изучен. Учёными МГУ им М.В. Ломоносова первые результаты присутствия наночастиц углерода на гелях гумуса представлены в [7; 47]. Использована тонкая система электронной микроскопии. Хотя исследования недостаточны, но они меняют представление о структуре гумусовых веществ, их форме и размерах [47].

Плодородный слой поверхности Земли для исследований тонкой его структу- ры (гумуса и всех комплексов углерода с другими элементами) является готовым субстратом для выявления наноструктур золь-гель методом [12; 47]. Живая система микроорганизмов может влиять на формирование наночастиц, как это отражено во многих исследованиях в лабораторных условиях с микроорганизмами золь-гель методом [12; 17; 19; 43; 52; 53; 55]. Например, в водном растворе, содержащем экстракты из гриба Aspеrgillus flavu и нитраты серебра, грибы накапливали наночастицы серебра на поверхности своих клеточных стенок [55]. Средний размер частиц – 9 нм, они люменисцируют. Используются в медицине в материалах с бактерицидными свойствами [19]. Золото, получаемое биохимическим методом синтеза наночастиц, используется для ранней диагностики раковых заболеваний [17; 19; 20; 22].

Парацельс считал золото «элексиром жизни», для лечения людей использовал «питьевое золото» [19; 50]. Наночастица золота имеет вид сформировавшегося икосаэдра из 20 правильных треугольников, где есть основа Золотого сечения. Атомы золота размером 0,29 нм очень активны [55], слипаясь с белками, они помогают визуализировать клетки. Но в любой форме золото не является катализатором [55].

После анализа лабораторных результатов возникает вопрос: почему вся биомасса микрофлоры почв, где 50–90% – грибная, не может синтезировать наночастицы углерода, металлов и их комплексов в готовой коллоидной влажной среде почвы с гуминовыми кислотами золь-гель методом? В настоящее время полученные результаты с гумусом на первых этапах исследований позволяют косвенно сравнивать наноструктурные данные с агрохимическими показателями почв [26; 47].

Из имеющегося большого массива информации о гумусе с 1930-х годов создалось представление, что это специфическая группа органических высокомолекулярных азотосодержащих тёмноокра-шенных соединений, где 46–62% С, 3–6% N, 3–5% Н и 32–38% О. Они отнесены к гуминовым кислотам (ГК). Другая группа менее обуглерожена – фульвокислоты (ФК) – где 36–44% С, 3–4,5% N, 3–5% Н, и 45–50% О. Нерастворимый остаток гу-мин – до настоящего времени полностью не изучен. Мною показано присутствие Золотого сечения в соотношении ГК/ФК; ∑ГК+ФК/гумин [26, с. 485–566; 28]. Кроме специфических соединений ГВ в органическом составе почвы присутствуют углеводы, белки, полипептиды, аминокисло-

Среда обитания

Общество. Среда. Развитие ¹ 4’2019

ты, аминосахара, нуклеиновые кислоты, лигнин, воска, смолы, фосфолипиды. Все они отнесены к неспецифическим гумусовым соединениям. С. Ваксман в 1935 г. пришёл к заключению, что в состав гумуса входят те же соединения, что в растения, микроорганизмы и животные остатки (по [47]). Живая система перерабатывает все остатки, привлекая энергию пространства по Золотому отношению с помощью кремния и фосфора [26].

До настоящего времени нет знаний о взаимодействии гуминовых и фульвовых кислот между собой и с минеральной частью почвы. Как аксиома есть представление о полимерности ГВ (по [47]). Нет полных данных о строении и размерах коллоидной и гелевой части органического вещества почв. Изучение их современной электронной микроскопией позвяляет авторам [47] делать более детальное заключение:

– коллоидное состояние почвы – не исключение, а правило;

– почва является смесью компонентов, существующей как единое целое. Целостность обеспечивается почвенными гелями, которые покрывают и связывают почвенные частички между собой;

– поверхность многих минералов покрыта слоем коллоидных частиц в 2–4 нм. Идёт стабилизация вторичных минералов органическими молекулами. В почве таких коллоидных частиц размером около 10 нм содержится от единиц до десятков процентов. Выявляются частицы сферической формы диаметром 8–10 нм или округлые размером 13–30 нм, даже до 100 нм;

– почвенный гель является матрицей, превращающей смесь компонентов в почву. Гель – не полимер, похож на гумусовый студень, армированный минеральными частицами размером около 200 нм. Органическая матрица почвенных гелей включает образования округлой формы размером от нескольких десятков до сотен нм [47];

– сканирующая туннельная микроскопия позволяет увидеть в почвенных гелях более мелкие объекты: для чернозёмов в 8–12 нм, для дерново-подзолистой почвы – 2–5 нм. Эти образования круглой формы возникают от первичных объектов в 2–12 нм. Образования имеют органическую природу и обладают определённой самостоятельностью – переходят из влажных почв на внесённые на них предметы, создавая на них слой геля [47];

– для почвенных гелей и других гумусовых систем характерна самоорганизация с возникновением различных нано- и микроструктур.

Далее, в исследованиях [47] на гелевой матрице гумуса впервые показано образование новой структуры – фрактальных кластеров супермолекул гуминовых веществ. Сформированные (самоорганизо-ванные) фракталы являются органическими частицами [47, с. 354]. Они возникают при объединении первичных образованй размером в несколько нм. Фракталы из первичных наночастиц формируются фрактально и далее [47]. По исследованиям [47], при сопоставлении результатов о фрактальной организации коллоидной составляющей растворов ГВ методом МУРН, делается вывод о фрактальной самоорганизации первичных образований гумусовой матрицы. Далее, ветви фрактальных кластеров супермолекул ГВ проникают в пустые пространства друг друга, обеспечивая более плотный контакт между фракталами. Супермолекулы ГВ укрупняются от единиц нм до >10нм или даже в крупные фракталы [47].

Фракталы в природе бывают у неорганических элементов. Обладают разветвлённостью, изрезанной формой, свойствами самоподобия. Коэффициент разветвления фракталов имеет размерность «D», равной 0,63; 1,30; 1,58; 1,71 или равна числу Золотого сечения Ф, или другим числам, производным от Ф. Фрактальные структуры формируют огромное разнообразие различных форм. Оказалось, что гуминовые вещества в начале их формирования также самоорганизовываются во фракталы, «несущие» Золотое сечение [47]. Это уже искомая тонкая структура начала формирования Золотого сечения в природе, в почвенном плодородии. Далее, по мере формирования уплотнённого органического слоя гумуса, закономерность Золотого сечения сохраняется. Особенно между более устойчивыми (ароматическими) и менее устойчивыми (алифатическими) фракциями [26; 28; 47].

Плодородный тонкий слой почв, кормящий всё живое на Земле, до настоящего времени оценивается по содержанию в нём углерода в гумусе. Углерод «притягивает» и другие агрохимические показатели (N, P, K, S, макро- и микроэлементы). На фоне колоссального внимания в последние два десятилетия к наноструктурам углерода нет хороших знаний о наноформах углерода в гумусе.

К природным углеродным минералам относят алмаз, шунгит, уголь, графит – устойчивые образования со свойствами кристаллов. Наночастицы углерода получают лазерным нагревом инертного гра- фита до газообразного состояния с последующим взаимодействием атомов углерода в кластеры. Другой путь – термическое распыление графита электрической дугой до сажи (аморфный углерод). Получается 1–40% фуллеренов, до 60% углеродных нанотрубок (среднее – 20–40%). Наиболее стабильны фуллерены с числом атомов С60 и С70. Из других наноформ известны графен, карбин, углеродные пустотелые капсулы, сферические микрочастицы, луковицы, углеродные наночастицы с различной устойчивостью. В графитовом слое атомы углерода формируют правильные гекса-гонльные ромбические сетки. Связь С–С имеет энергию 167 кдж/моль. Между слоями углеродной шестигранной сетки нанографита связь в 16кдж/моль [13]. Связь слабее на порядок, что позволяет разделить слои нанографита до одного слоя – графена [13].

Главная особенность частиц и молекул углерода – каркасная форма из замкнутых шестигранников. В зависисмости от метода получения наночастиц углерода из графита, размеры бывают 4–7 нм; 1,2–3,8 нм; 3–5 нм; 5–20 нм [10]. Полностью состоят из атомов углерода, люменисцируют. Графит обычно окисляется медленно, при 400°С до СО, при >500°С – до СО2.

Относительно присутствия наночастиц углерода в гумусовых веществах почв большой интерес представляют шарообразные сферические микрочастицы и капсулы, определяемые на гелевых матрицах гумуса. Матрица однослойного графена из шестиугольников толщиной в 0,35 нм так же бывает неровной, с бугорками высотой 0,02 нм [13]. Однослойный графен относится к молекуле ультрадисперсного нанографита толщиной в 30–50 нм (многослойная «пачка» графена). Графен обладает особым поведением. Если в однослойной сетке графена появляются пятигранники или семигранники, особенно по краям сетки, то плоскость графена может сворачиваться в конус или углеродные нанотрубки. Если в шестиугольной матрице графена будет 12 пятиугольников, то возникает замкнутая сферическая молекула, известная под названием фуллерен. Сферический графен может «обёртывать» металлосодержащие наночастицы или формировать многослойный фуллерен [13]. Графеновая решётка с молекулами азота или фосфора может сворачиваться в углеродные нанотрубки [13]. Свойства углеродных наноструктур графена и фуллерена можно сопоставить с агрохимическими свойствами сформировавшихся почв. Можно привес- ти и косвенные доказательства их участия в формировании гумуса, хотя нет прямых исследований по фуллерену, по роли наночастиц углерода в плодородии почвы, в тонкой структуре гумусовых гелей.

Фуллерены с содержанием углерода С60 и С70 являются наиболее стабильными. Такую стабильность им придаёт сферическая конструкция из замкнутых молекул углерода, в которых все атомы расположены в вершинах пятиугольников [10]. Конструкция соответствует основам формирования Золотого сечения [26, с. 8–30]. Внешняя сфера фуллеренов состоит из 12 пяти- и 20 шестиугольников замкнутых атомов углерода числом С60. Размер фуллеренов – 0,7 нм. Толщина сферической оболочки – 0,1 нм, расстояние связи С–С в пятиугольниках – 0,143 нм, в шестиугольниках – 0,139 нм. Фуллерен С70 состоит из вставки С10 в С60, что придаёт чуть вытянутую форму сферы по сравнению с С60. При получении фуллеренов из сажи графита С60 и С70 выходят в соотношении 90:10 [10]. Внутренний диаметр фуллеренов равен 0,44 нм. Самоорганизуясь из графена в сферические образования из 20 шестиугольников и 12 пятиугольников, фуллерены «схватывают» во внутреннюю полость атомы азота, металлов и инертных газов [10]. В полости они оказываются надёжно закреплёнными, не реагируют с оболочкой, выходят из таких «ампул» только при разрушении фуллерена. Оболочка такой углеродной наночастицы может состоять из нескольких слоёв сферической углеродной решётки [13]. Соединения углеродного фуллерена в комплексах с газами, металлами, азотом во внутренней полости и между сферами кристаллической оболочки относятся к фуллеридам [10]. Пустоты между слоями оболочки заполняются атомами щелочных (Na, K, Ca) и других металлов. Удельная абсорбционная поверхность нанопорошка фуллерена максимальная – 1800–2000 м2/г, чем объясняется его высокая химическая активность в образовании комплексов [10; 36; 50]. Первая гидратная оболочка содержит 24 молекулы воды, размер возрастает с 0,7 до 1,6–1,8 нм.

Фуллериды могут «сшиваться» между собой, образуя устойчивые комплексы путём полимеризации. Формируются фул-лериты со связью С–С [36]. Идёт при комнатной температуре и нулевом давлении. Расстояние связи С-С в самих фуллеренах 1,41–1,53 Е, в фуллеритах – 1,60–1,75 Е (расстояние находится в пределах величин Золотого сечения – Э.И. ). Энергия связи между двумя молекулами фуллерена (С–С

Среда обитания

связь) равна 4,3 ккал/моль [36]. В кристаллических комплексах молекул фуллеритов увеличивается до 21,4 ккал/моль и выше. В «сшитой» кристаллической решётке комплексов (фуллеритов) формируются промежуточные октаэдрические пустоты с внедрением туда газов – метана, гелия, озона, кислорода [36]. «Сшивание» фуллеридов происходит с включением трифенилфосфина в комплексе с металлами, как лиганда. Фосфор в этих комплексах – восстановленный, производный от газообразного фосфина РН3. Исследователями [36] наноструктурных материалов впервые получены комплексы фуллеренов С60 и С70 с ди-тиокарбонатами металлов, с обширным классом соединений с серой, азотом, углеводородами. Комплексы формированы в сферы, хорошо соответствующие сферическим молекулами фуллеренов. Комплексы с Cu, Zn, Cd, Hg, Fe, Mn формируются в плотно упакованные гексогональные слои и связью С–С с соседними молекулами в С60. Азот в комплексах выступает как лиганда. Молекулярные кристаллы фуллери-тов, как одиночные, так и «сшитые», отличаются высокой твёрдостью. Некоторые модификации тверды, как алмаз [10].

(Окончание в следующем номере)